上海开建虚拟电厂，通过减少终端用电来产生富余电能

上海市黄浦区“诞生”了一座不同寻常的电厂：不烧煤、不烧气，没有设备，也看不到厂房，这是一座由大数据支撑、互联网赋能的虚拟电厂，是由许多楼宇构成的能源互联网管理体系。虚拟电厂又称“能效电厂”，是通过减少终端用电设备和装置用电需求的方式，来产生“富余”电能，因为需求的减少等于电网对于其他部分供应的增加，所以相当于建设了实际电厂。

据悉，这是国家首个正式批复的商业建筑需求侧管理示范项目。迄今，最大规模的一次试运行中，参与楼宇超过50栋，释放负荷约1万千瓦。预计三年内，这座虚拟电厂能在用电高峰时释放出约5万千瓦电力。

大数据支撑的虚拟电厂

对用户行为精细化调节，实现柔性负荷控制

宝龙大厦落成于2004年，这座17层的商办建筑是上海虚拟电厂的一个节点，曾8次参与虚拟电厂试运行，常规“发电”能力在100千瓦左右。

据上海市发改委相关负责人介绍，虚拟电厂的原理很简单，一栋大楼有两台空调机组，在用电高峰时段，只要关停一台空调机，就能通过减负为电网释放出100千瓦电能。它的实质就是通过对用户行为的精细化调节，实现柔性的负荷控制。这样既能省下大量电力投资，也可有效提升环保水平，相当于在不增加资源消耗的情况下新建一座大型电厂。由于这种管理方式的重心在需求侧，所以被称为“需求侧响应”。

不同于刚性的拉闸限电，虚拟电厂的运行是柔性的。上海这座虚拟电厂每次试运行持续一到两个小时，参与楼宇一般要把用电负荷降低15%，同时基本不影响正常使用体验，不会因为关闭空调而招致用户投诉。

虚拟电厂的目标并非只是节能。上海市发改委相关负责人称，城市电网峰谷间的负荷差十分明显。在上海，夏季最大负荷是最低负荷的两倍多，而纵观全年，能超过90%峰值负荷的时间累计不到100小时，只相当于365天的1%。而就为了保证这1%，国家必须保留大量冗余发电能力。由于冗余电厂多为小厂，能耗高、环保差，因而，在峰时临时启动填补供电缺口的正是最不绿色的电。

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据悉，黄浦区在2015年开始需求响应试点工作，在试点过程中，针对一年中的采暖季、制冷季、过度季分别进行了需求响应尝试，充分验证了需求响应的可行性与潜力。通过试点验证，参与响应的楼宇最大负荷削减可达25%，平均削减负荷达10%。

由于黄浦区需求响应试点工作效果显著，2016年8月，国家发改委批复了上海市城区（黄浦）商业建筑需求侧管理国家示范项目，项目基于互联网+智慧能源+大数据技术，开发建设上海城区（黄浦）商业建筑虚拟电厂，实现智能化、自动化、规模化、资源多元化的商业建筑规模需求响应，并为电力调峰/调频和吸纳可再生能源提供服务。

“众筹”楼宇的碎片化节能

实现能耗在线监测，数据支撑电力负荷调度

需求侧响应涉及到相当精密、复杂的资源配置操作，因此落地存在难度。而大数据和互联网技术的发展，让其成为可能。

在宝龙大厦配电间，一个个电表整整齐齐地排列着。除通常的计费电表外，另有超过60个智能电表“镇守”各个供电节点，24小时不间断地记录各区域照明、空调、电梯等设备的能耗。每隔几分钟，这些数据就被自动上传至上海市建筑能耗在线监测平台。

过去几年，上海市一直希望把低碳打造成自己的新名片，因此在推进建筑能耗在线监测上不遗余力。目前，上海市黄浦区内像宝龙大厦这样对能耗实施在线监测的楼宇，总数已超过230栋，95%以上符合安装要求的公共建筑 （包括办公楼、商场、医院、学校、政府机关等）都实现了能耗在线监测，涉及智能电表1万多只，年监测用电量超过10亿度，占社会领域用电总量的40%。

从大数据的角度来看，这1万多只智能电表就相当于1万多个不停歇的数据源；而其连接的在线监测平台则是具备数据整理、分析、呈现功能的数据加工中心。

几年前启动建筑能耗在线监测的初衷，是推动楼宇经济低碳化，通过“化整为零”把能耗指标拆细，从而寻找节能突破口。如今，随着这张能耗“感知网”越来越成规模、“有想法”，它也可以“化零为整”，对各楼宇的碎片化节能行动做一次“众筹”，从而打造出全新的电力负荷调度模式。

虚拟电厂让多方受益

跟踪每一度电的去向，开出个性化“药方”

据虚拟电厂管理方相关负责人介绍，在成为虚拟电厂的节点前，建筑必须先形成“发电”预案。由于每栋楼都是独特的，因此，每个预案的制定，都离不开基于大数据的个性化分析。

在政府支持下，管理公司可以接触到大量能耗数据，几乎能了解每栋楼宇的每一度电是怎么使用的。因此，他们可以针对不同季节、不同时段、不同用电模式，为每栋建筑开出个性化的需求侧响应“药方”。比如，找到水泵的启停规律后，可以引导它提前运转，免得在高峰时“凑热闹”；根据楼宇的温度变化规律，适时、适当地关闭部分空调，从而在实现避峰的同时保持室温基本稳定。

根据规划，今年上海将有100栋楼宇形成需求侧响应预案，并编制出标准化、自动化的操作手册。三年内，所有接入能耗监测平台的楼宇都将被纳入虚拟电厂，总“发电”能力将达到5万千瓦；而且将会更频繁地启动，平均每周都会运行。

在以建筑能耗为主的上海中心城区，通过实施这一示范项目，不仅可以降低区域的电力峰谷差，减少城市整体发电装机容量，还可以降低单体建筑的能源费用，提升经济效益和社会效益。

据测算，以黄浦区50MW虚拟发电厂为例，基于已有建筑分项计量系统和区级能耗监测平台，每1kW需投入成本600～800元，与传统火力发电调峰电厂造价1kW约3600～4100元相比，投资效益显著。同时，需求响应虚拟电厂的运营费用极低，约为传统电厂的1/10，全生命周期经济效益更是巨大。

上海市发改委相关负责人称，针对虚拟电厂的可持续运行，政府还在探讨如何完善制度环境。

过去几年，虚拟电厂每“发”一度电，参与的楼宇就能得到10元奖励，远高于一般节能项目的回报。但光靠政府激励并不够，需求侧响应的受益者也包括电力行业，他们应该为此买单。

实际上，国家发改委就上海市虚拟电厂示范项目做出的批复中明确要求，“示范项目在实施过程中，要紧密结合电力体制改革，积极探索电力需求响应资源参与电力交易的市场模式和政策机制，推进电力市场化改革”。

按照设想，几年后，虚拟电厂最快可以在几分钟内做好启动准备，然后根据电网负荷水平释放出相应的电力。同时，虚拟电厂的电价也将采取更灵活、更市场化的计价模式，从而吸引更多楼宇成为“发电节点”。这无疑是一个高度绿色、高度智慧的能源互联网模式。

根据《上海城区（黄埔）商业建筑需求侧管理示范项目方案》，虚拟电厂首先在黄浦区试点，然后在上海全市推广。到2019年，力争覆盖上海全市2000幢以上商业建筑，建成预期具有500MW容量（DR）、100MW自动需求响应能力（ADR）、20MW二次调频能力，年虚拟发电运行时间不小于100小时的上海市商业建筑虚拟电厂。